【正文】 ........................................................................................................37 效率比較 ........................................................................................................................................37 待機(jī)功耗比較 ................................................................................................................................38 短路保護(hù)比較 ................................................................................................................................39 功率因數(shù)比較 ................................................................................................................................39 電流諧波比較 ................................................................................................................................40上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 目錄~ VI ~ 損耗分析 ................................................................................................................................................42 PFC 電路部分 ................................................................................................................................42 DCDC 電路部分 ...........................................................................................................................42 本章小結(jié) ................................................................................................................................................44第七章 實驗中遇到的問題及解決方案 ................................................................................45 實驗中遇到的問題 ................................................................................................................................45 解決方案 ................................................................................................................................................46 本章小結(jié) ................................................................................................................................................48第八章 總結(jié)與展望 ........................................................................................................49 論文工作回顧 ........................................................................................................................................49 論文成果與意義 ....................................................................................................................................49 存在的問題及進(jìn)一步工作 ....................................................................................................................50參 考 文 獻(xiàn) .................................................................................................................52附錄 1 90W 電腦適配器元器件表 ...................................................................................53致 謝 .........................................................................................................................56作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文 ..........................................................................................57上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 　第一章引言 ~ 1 ~第一章引言 課題研究背景與意義隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源向著高頻化、集成化、模塊化方向發(fā)展。功率諧振變換器以諧振電路為基本的變換單元，利用諧振時電流或電壓周期性的過零，從而使開關(guān)器件在零電壓或零電流條件下開通或關(guān)斷，以實現(xiàn)軟開關(guān)，達(dá)到降低開關(guān)損耗的目的，進(jìn)一步提高效率，因此得到了重視和研究。串聯(lián)諧振由于是串聯(lián)分壓方式，其直流增益總是小于 1，類似 BUCK 變換器；輕載時為穩(wěn)住輸出電壓，必須提高開關(guān)頻率，在輕載或空載的情況下，輸出電壓不可調(diào)，輸入電壓升高使系統(tǒng)的工作頻率將越來越高于諧振頻率，而諧振頻率增加，諧振腔的阻抗也隨之增加，這就是說越來越多的能量在諧振腔內(nèi)循環(huán)而不傳遞到副邊輸出；但在負(fù)載串聯(lián)諧振中，流過功率器件的電流隨著負(fù)載變輕而減小，使通態(tài)損耗減小。串并聯(lián)諧振電路的輸出電壓可高于或低于電源電壓，且負(fù)載變化范圍寬，是目前研究領(lǐng)域中較主流的結(jié)構(gòu)。另外全球?qū)档湍芎牡男枨笳诖龠M(jìn)節(jié)能技術(shù)的推廣。本論文致力于研究如何設(shè)計 90W 適配器，使其有效提高效率，增加功率密度，降低開關(guān)噪聲，改善電子兼容性。總結(jié)并完善 LLC 半橋諧振電路的應(yīng)用 論文的組織結(jié)構(gòu)及其章節(jié)安排論文首先論述了現(xiàn)有諧振電路優(yōu)缺點及在該領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀；然后針對 LLC 諧振電路進(jìn)行了研究和分析對比，提出運用能夠滿足目前市場對開關(guān)電源的高效率、低 D電磁干擾、少元器件和高性價比的要求。接著通過簡化電路、建立模型研究掌握該電路的工作特性和設(shè)計要點。而上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 　第一章引言 ~ 3 ~后具體設(shè)計了針對 90W 電腦適配器應(yīng)用的系統(tǒng)方案，包括前級 PFC 電路，后級 LLC 半橋諧振電路，最后對測試結(jié)果進(jìn)行分析和對比，并驗證理論分析在實驗中的結(jié)果。第三章 LLC半橋諧振電路簡化建模本章通過對 LLC 半橋諧振電路的簡化，用角頻率、輸出阻抗、激磁電感表達(dá)其傳遞函數(shù)。并且使電路工作在負(fù)載獨立工作點附近有利于 LLC 諧振電路設(shè)計優(yōu)化。首先是開關(guān)頻率優(yōu)化設(shè)置，將開關(guān)頻率設(shè)置在高于第二諧振頻率附近，有效避免工作在容性區(qū)域。第三是確定 MOSFET 零電壓開通條件，滿足這一要求的 MOSFET 可以遵循本章所得公式 414 選擇。第五章 90W電腦適配器系統(tǒng)設(shè)計本章根據(jù)整個 90W 電腦適配器的要求進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計，其前級是基于 L6563 的 PFC電路，包括磁性器件和主要功率期間的設(shè)計和選擇；后級是基于 L6599 的 LLC 半橋諧振電路，包括主變壓器和開關(guān)管的設(shè)計和選擇，給出了各部分性能和參數(shù)，但目前對LLC 諧振電路補(bǔ)償回路的設(shè)計最有效的方法依然是通過實驗來完成。第六章 90W電腦適配器整機(jī)測試 本章對 90W 電腦適配器實驗板進(jìn)行整機(jī)測試，包括基本性能測試，并對比其他電路拓?fù)淝彝裙β实燃夁m配器（單級適配器、準(zhǔn)諧振反激適配器）性能，應(yīng)用 LLC 半橋諧振電路的 90 電腦適配器在效率、短路保護(hù)、功率因數(shù)、電流諧波方面都優(yōu)于其它兩種適配器；本章還較大篇幅的分析了此實驗板的損耗計算和分布，DCDC 部分次級側(cè)上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 　第一章引言 ~ 4 ~損耗較大，此項工作有利于今后進(jìn)一步優(yōu)化效率提供理論依據(jù)。上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 LLC 半橋諧振電路原理~ 5 ~第二章 LLC 半橋諧振電路原理 LLC 半橋諧振電路 不同諧振電路的比較在目前的諧振電路中，串聯(lián)諧振（SRC） 、并聯(lián)諧振（PRC）和串并聯(lián)諧振（SPRC）已經(jīng)被業(yè)界所熟知，它們因未能實現(xiàn)零電壓開通而被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中。首先是串聯(lián)諧振，為了確保輕載時輸出電壓的穩(wěn)定，串聯(lián)諧振的開關(guān)頻率往往需要上升到很高，而這種問題在并聯(lián)諧振和串并聯(lián)諧振中并不存在，但是并聯(lián)諧振的關(guān)斷電流比串聯(lián)諧振大很多，這是并聯(lián)諧振的最大問題；其二，在上面提到的所有這三個諧振電路中都有一個共同的缺點，那就是回送至輸入端的能量都會隨著輸入電壓的增加而增加。通過簡單總結(jié)串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振和串并聯(lián)諧振電路的優(yōu)缺點，可以看出這三種諧振電路在實現(xiàn)軟揩干的同時都必須犧牲其它方面的性能，因此都不是理想的軟開關(guān)電路。事實上，LLC 半橋諧振電路克服了串聯(lián)諧振電路輕載輸出調(diào)整差的缺點，即使在沒有任何負(fù)載的情況下也可實現(xiàn)軟開關(guān)，這對 DC/DC 電路的效率提高做出很大貢獻(xiàn)。上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 LLC 半橋諧振電路原理~ 6 ~ 基本電路LLC 半橋諧振電路中，根據(jù)這個諧振電容的不同聯(lián)結(jié)方式，典型 LLC 諧振電路有兩種連接方式，如下圖 1 所示。 圖 21 典型電路 Tipical Circuit LLC 半橋諧振電路基本原理LLC 諧振變換的直流特性分為零電壓工作區(qū)和零電流工作區(qū)。一個是 Lr 和 Cr 的諧振點，另外一個諧振點由 Lm, Cr 以及負(fù)載條件決定。這兩個諧振點的計算公式如下： rr1CL2πf? 公式 21m)(π ?考慮到盡可能提高效率，設(shè)計電路時需把工作頻率設(shè)定在 fr1 附近。當(dāng)輸入電壓下降時，可以通過降低工作頻率獲得較大的增益。上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 LLC 半橋諧振電路原理~ 7 ~總體來說 LLC 半橋諧振電路的開關(guān)動作和半橋電路無異，但是由于諧振腔的加入，LLC 半橋諧振電路中的上下 MOSFET 工作情況大不一樣，它能實現(xiàn) MOSFET 零電壓開通。波形圖根據(jù)不同工作狀態(tài)被分成 6 個階段，下面具體分析各個狀態(tài)，LLC 諧振電路工作情況：? T0~ T1: Q1 關(guān)斷、Q2 開通；這個時候諧振電感上的電流為負(fù)，方向流向 Q2。這個階段隨著 Q2 關(guān)斷而結(jié)束。上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章 LLC 半橋諧振電路原理~ 8 ~圖 23 T0~T1 工作